ALPHA 變頻器在自動扶梯上的應(yīng)用
一、概述：
自動扶梯是商場﹑車站﹑機場普遍使用的一種載人提升設(shè)備。某商場有兩臺自動上下扶梯，使用11kW（四極）交流電機傳動，經(jīng)減速箱減速后拖動自動扶梯運轉(zhuǎn)。兩臺扶梯一臺作為上行，另一臺作為下行，運行一段時間后就人為地進行交換，即上行的交換為下行，下行的交換為上行運轉(zhuǎn)。在運行過程中，顧客的流量在不同時段有較大的差別，有時乘自動扶梯可能一個人也沒有，由于顧客到來具有隨機性，也不可能在無人乘坐時將自動扶梯停止運轉(zhuǎn)，未進行調(diào)速控制的自動扶梯只能以額定速度空轉(zhuǎn)，這樣運行很不經(jīng)濟，浪費大量的電能，而且，鏈條、皮帶磨損大、維修周期短，給正常使用帶來了不少麻煩。因此對自動扶梯進行變頻調(diào)速改造，在無人乘坐時降低速度運轉(zhuǎn)，有人乘坐時再平穩(wěn)地加速到額定速度運轉(zhuǎn)。這樣，可減低鏈條、皮帶的磨損；轉(zhuǎn)速降低后，電機的輸出功率大幅度減少，帶來了一定的節(jié)能效果。無人乘坐的時間越長，節(jié)能的效果越顯著。
二﹑改造方案
用兩臺ALPHA3300 通用型變頻器控制自動扶梯的電機，載客運行時變頻器設(shè)置為外端子控制，速度控制設(shè)置為多段方式，即設(shè)置正常運行頻率（50Hz）﹑減速運行頻率（15Hz）。檢修(爬行)時，運行頻率較低，大約在25Hz 左右。
1 傳感器
傳感器為紅外線傳感器，安裝在自動扶梯的入口處離地面2.5m 高的位置上，聚焦鏡頭對準(zhǔn)來客的方向上，并略向下傾斜。由于上﹑下扶梯的運行方式要定時交換，因此，每一臺自動扶梯的入口﹑出口都要安裝紅外傳感器。將這兩個傳感器的輸出接到變頻器內(nèi)定時器的輸入端上。自動扶梯運行時，斷開出口傳感器的信號。
2 無人乘坐時電梯的減速運行
假定，傳感器監(jiān)測到有人走向扶梯，一般傳感器的監(jiān)測距離為6m，地面距離大約為4.2m，人走過這段距離約需要t0=5s 左右，這段時間內(nèi)，變頻器從15Hz 運轉(zhuǎn)加速到50Hz，為安全考慮，必須在人踏上扶梯之前應(yīng)完成加速，加速時間為t2。人踏上到走下扶梯的時間為t1。當(dāng)有人走進入口時，傳感器信號送到定時器，定時器常開觸點閉合，變頻器開始加速至正常速度運行，同時計時器開始計時，在（t0+t1+t2）秒內(nèi)有人走進入口，傳感器輸入的信號對計時器復(fù)位并重新開始計時，扶梯就一直以正常速度運行。 在（t0+t1+t2）秒內(nèi)，無人走進入口時，經(jīng)過（t0+t1+t2）秒變頻器降速到15Hz 運行，扶梯自動轉(zhuǎn)換到怠速運行。
3 再生能量的處理
自動扶梯在做下行運行時，電機會進入再生發(fā)電狀態(tài)，載客量越多，產(chǎn)生的再生能量越大。如果不對再生能量進行處理，將導(dǎo)致變頻器頻繁“過壓”停機，有可能對乘客造成傷害。考慮到兩臺扶梯的變頻安裝在同一個控制室內(nèi)，并且上行運行的扶梯永遠是電動做功。于是將兩臺變頻器的直流母線經(jīng)交流接觸器連接起來構(gòu)成直流母線式，下行扶梯產(chǎn)生的再生能量送到直流母線上全部被上行扶梯利用，沒有能量浪費。但考慮到有時可能以一臺扶梯單獨做下行運行，這時就采用能耗制動的方式處理再生能量。ALPHA 變頻器有內(nèi)置制動單元，只需在+﹑B 端子上接入50 Ω 、1kW 制動電阻即可。
4 電磁抱閘
當(dāng)某種原因發(fā)生緊急停車時，不必考慮重新起動為帶載起動（即人站在扶梯上起動），為安全起見，扶梯在靜止時必須有制動裝置，在運轉(zhuǎn)時又不起制動作用。
三、改造后的功能
1 保持原有電梯的“長期運行”模式和增加的“自動載客運行”模式并存，用戶可隨時選擇采用其中一種模式運行，當(dāng)選擇原有電梯“長期運行”模式時，變頻器控制線路完全撤出。這樣可使用戶需要選擇原有模式或變頻器控制線路需要維護時，都可方便切換，保證了電梯正常運行。
2 線路改造后，保證在任何工作模式下都能符合國家GB—16899 關(guān)于扶手電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的要求。
3 “自動載客運行”模式運行時，起動、停止或速度轉(zhuǎn)換平穩(wěn)順暢，無跳動感覺，舒適感較好。
4 延長設(shè)備的使用壽命，減少材料的自損耗。如：電機壽命、鏈條的損耗、皮帶磨損等。
5 無乘客時，電梯低速運行，當(dāng)有乘客到達入口時，電梯自動轉(zhuǎn)入全速運行。乘客離開電梯后若再無乘客，經(jīng)延時后電梯自動轉(zhuǎn)回到怠速運行。
四、控制原理框圖
注：UP、DN 選用歐姆龍光電傳感器
圖 1 示出了自動扶梯基本的功能連線，將自動扶梯上、下兩端的光敏接收信
號并聯(lián)接到時間繼電器，再利用時間繼電器定時器延時，將接收到的光敏信號下降沿延時，延時時間為（t0+t1+t2），通過將 X2 端子接為有效狀態(tài)，實現(xiàn)低速運行。X4 端子有效時，可以使扶梯運行于檢修頻率，一般為額定運行速度的 50%。X5為急停按鈕，應(yīng)對于故障狀態(tài)或一些突發(fā)事件的停機控制。
變頻器的起停及方向控制，采用兩線式運轉(zhuǎn)模式；變頻器的故障輸出可以用于報警等指示，采用變頻器的運行中信號輸出作抱閘信號，這兩者都是通過繼電 器輸出，觸點常開或常閉形式可根據(jù)實際需要進行更改。
四、節(jié)能與優(yōu)點
1 節(jié)電
設(shè)備安裝調(diào)試一次開車成功，運行平穩(wěn)、節(jié)能效果明顯。改造前工頻運
行時每部扶梯每天耗電高達 80 度左右，變頻改造后由原來的全速運行變?yōu)橛腥藭r全速運行，運行頻率 50Hz，無人時低速爬行，運行頻率 15Hz，其每天用電 28 度左右度，大大降低了能耗，其節(jié)電率為65%。
2 投資回報期
自動扶梯的運轉(zhuǎn)時間長，空載率高，變頻調(diào)速改造后，節(jié)電非常顯著，
而商業(yè)用電的電價又比較高，因此投資回報期短，本項目可在 8 個月內(nèi)收回投資。